专题17 振动和波-五年（2017-2021）高考物理真题分项汇编（全国通用）

专题13 振动和波 （解析版） 近5年（2017-2021）高考物理试题分类解析 1.2021全国甲卷第16题. 均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB=16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为y=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔△t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。求 （i）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰； （ii）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。 【答案】（i）0.8s；（ii）-0.5cm 【解析】（i）因为波长大于20cm，所以波的周期 由题可知，波的周期是 （这一步是关键） 波的波长 在t1时刻（t1>0），质点A位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以 从t1时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间 （ii）在t1时刻（t1>0），由题意可知，此时图象的函数是 t1时刻质点B偏离平衡位置的位移 。 2. 2021全国乙卷第15题. 图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过 后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于 ，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为___________ ，周期为___________s，若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为___________s。 【答案】 (1). 0.5 (2). 0.4 (3). 1.2 【解析】（1）若波是沿x轴正方向传播，波形移动了15cm，由此可求出波速和周期： （2）若波是沿x轴负方向传播的，波形移动了5cm，由此可求出波速和周期： 。 3. 2021湖南卷第17题. 均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t = 0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（ ） A. 该波从A点传播到B点，所需时间为 B. 时， 处质点位于波峰 C. 时， 处质点振动速度方向竖直向上 D. 时， 处质点所受回复力方向竖直向上 E. 处质点起振后， 内经过的路程为 【答案】ACE 【解析】 A．由图a、b可看出，该波的波长、周期分别为 λ = 10m，T = 4s 则根据波速公式 v = = 2.5m/s 则该波从A点传播到B点，所需时间为 t = m/s = 4m/s A正确； B．由选项A可知，则该波从A点传播到B点，所需时间为4s，则在t = 6s时，B点运动了2s，即 ，则B处质点位于波谷，B错误； C．波从AE波面传播到C的距离为 x =(10 - 10)m 则波从AE波面传播到C的时间为 t = 则t = 8s时，C处质点动了3.1s，则此时质点速度方向向上，C正确； D．波从AE波面传播到D的距离为 则波从AE波面传播到C的时间为 t = 则t = 10s时，C处质点动了8.3s，则此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，D错误； E．由选项A知 T = 4s，12s = 3T 一个周期质点运动的路程为4cm，则3T质点运动的路程为12cm，E正确。 故选ACE。 4. 2021广东卷第17题. 如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经 时间，小球从最低点向上运动的距离_____ （选填“大于”、“小于”或“等于”）；在 时刻，小球的动能______（选填“最大”或“最小”）。 【答案】 (1). 小于 (2). 最大 【解析】[1]根据简谐振动的位移公式 则 时有 所以小球从最低点向上运动的距离为 则小球从最低点向上运动的距离小于 。 [2]在 时，小球回到平衡位置，具有最大的振动速度，所以小球的动能最大。 5. 2021河北卷第17题. 如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点， 后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等， 内经过的路程为0.4m。该弹簧振子的周期为________s，振幅为______m。 【答案】 (1). 4 (2). 0.2 【解析】 [1]根据简谐运动对称性可知，振子零时刻向右经过A点， 后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，则A、B两点关于平衡位置对称，而振动经过了半个周期的运动，则周期为 [2]从A到B经过了半个周期的振动，路程为 ，而一个完整的周期路程为0.8m，为4个振幅的路程，有 解得振幅为 6. 2021浙江卷第9题. 将一